Wasserqualität und pH-Wert werden oft im gleichen Satz genannt. Der pH-Wert ist ein sehr wichtiger Faktor, denn bestimmte chemische Prozesse können nur stattfinden, wenn das Wasser einen bestimmten pH-Wert hat. So finden beispielsweise Chlorreaktionen nur statt, wenn der pH-Wert zwischen 6,5 und 8 liegt.
Der pH-Wert ist ein Maß für den Säuregrad eines Stoffes. Er wird durch die Anzahl der freien Wasserstoffionen (H+) in einer Substanz bestimmt.
Säure ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Wasser. Wasser ist ein Lösungsmittel für fast alle Ionen. Der pH-Wert dient als Indikator, der einige der wasserlöslichsten Ionen miteinander vergleicht.
Das Ergebnis einer pH-Messung wird durch eine Abwägung zwischen der Anzahl der H+-Ionen und der Anzahl der Hydroxid (OH-)-Ionen bestimmt. Wenn die Anzahl der H+-Ionen gleich der Anzahl der OH–Ionen ist, ist das Wasser neutral. Es hat dann einen pH-Wert von etwa 7.
Der pH-Wert von Wasser kann zwischen 0 und 14 variieren. Wenn der pH-Wert einer Substanz über 7 liegt, handelt es sich um eine basische Substanz. Liegt der pH-Wert einer Substanz unter 7, handelt es sich um eine saure Substanz. Je weiter der pH-Wert über oder unter 7 liegt, desto basischer oder saurer ist eine Lösung.
Der pH-Wert ist ein logarithmischer Faktor; wenn eine Lösung zehnmal saurer wird, fällt der pH-Wert um eine Einheit. Wenn eine Lösung hundertmal saurer wird, fällt der pH-Wert um zwei Einheiten.
Der gebräuchliche Begriff für den pH-Wert ist Alkalinität.
| Das Wort pH ist die Abkürzung für „pondus Hydrogenium“. Das bedeutet wörtlich das Gewicht des Wasserstoffs. Der pH-Wert ist ein Maß für die Anzahl der Wasserstoffionen. Er entstand, als man entdeckte, dass Wasser aus Wasserstoff-Ionen (H+) und Hydroxid-Ionen (OH-) besteht. Der pH-Wert hat keine Einheit, er wird lediglich als Zahl ausgedrückt. Wenn eine Lösung neutral ist, ist die Anzahl der Wasserstoff-Ionen gleich der Anzahl der Hydroxid-Ionen. Wenn die Anzahl der Hydroxidionen höher ist, ist die Lösung basisch. Wenn die Anzahl der Wasserstoffionen höher ist, ist die Lösung sauer. |
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Wussten Sie, dass der pH-Wert von Coca-Cola etwa 2 beträgt? Und wussten Sie, dass es nutzlos ist, den pH-Wert von RO-Wasser oder Demiwasser zu messen? Sowohl Demi-Wasser als auch RO-Wasser enthalten keine Puffer-Ionen. Das bedeutet, dass der pH-Wert so niedrig wie 4 sein kann, aber auch so hoch wie 12. Beide Wasserarten sind in ihrer natürlichen Form nicht ohne Weiteres verwendbar. Sie werden vor der Anwendung immer gemischt! |
Methoden zur Bestimmung des pH-Wertes
Es gibt verschiedene Methoden, den pH-Wert zu messen. Eine davon ist die Verwendung eines Stücks pH-Indikatorpapier. Wenn das Papier in eine Lösung gedrückt wird, ändert es seine Farbe. Jede unterschiedliche Farbe zeigt einen anderen pH-Wert an. Diese Methode ist nicht sehr genau und eignet sich nicht, um genauere pH-Werte zu bestimmen. Deshalb gibt es mittlerweile Teststreifen, die kleinere pH-Werte, wie z.B. 3,5 oder 8,5, bestimmen können.
Die genaueste Methode zur Bestimmung des pH-Wertes ist die Messung der Farbveränderung in einem chemischen Laborexperiment. Mit dieser Methode kann man pH-Werte bestimmen, wie z.B. 5,07 und 2,03.
Alle diese Methoden sind nicht geeignet, um einen pH-Verlauf in der Zeit zu bestimmen.
Die pH-Elektrode
Eine pH-Elektrode ist ein Röhrchen, das klein genug ist, um es in Probengläser zu stecken. Sie ist über ein Kabel mit einem pH-Meter verbunden. Im Inneren der Elektrode befindet sich eine spezielle Flüssigkeit, meist „3M Kalium Chlor“. Manche Elektroden enthalten ein Gel, das die gleichen Eigenschaften wie die 3M-Flüssigkeit hat. In der Flüssigkeit befinden sich Silber- und Platindrähte. Das System ist recht zerbrechlich, da es eine kleine Membran enthält. Die H+ und OH- Ionen treten durch diese Membran in die Elektrode ein. Die Ionen erzeugen eine leicht positive Ladung und eine leicht negative Ladung in jedem Ende der Elektrode. Das Potential der Ladungen bestimmt die Anzahl der H+ und OH- Ionen und wenn diese bestimmt ist, wird der pH-Wert auf dem pH-Meter digital angezeigt. Das Potential ist mitabhängig von der Temperatur der Lösung. Deshalb wird auch die Temperatur auf dem pH-Meter angezeigt.
Säuren und Basen
Wenn Säuren ins Wasser gelangen, trennen sich die Ionen. Zum Beispiel trennt sich Chlorwasserstoff in Wasserstoff- und Chlor-Ionen (HCL à H+ + CL-).
Basen trennen ihre Ionen ebenfalls, wenn sie ins Wasser gelangen. Wenn Natriumhydroxid ins Wasser gelangt, trennt es sich in Natrium- und Hydroxid-Ionen (NaOH à Na+ + OH-).
Wenn ein saurer Stoff ins Wasser gelangt, gibt er ein Wasserstoff-Ion an das Wasser ab. Das Wasser wird dann sauer. Die Anzahl der Wasserstoffionen, die das Wasser erhält, bestimmt den pH-Wert. Wenn eine basische Substanz ins Wasser gelangt, nimmt sie Wasserstoffionen auf. Dadurch steigt der pH-Wert des Wassers an.
Wenn eine Substanz stark sauer ist, gibt sie mehr H+-Ionen an das Wasser ab. Starke Basen geben mehr OH- ab.
Hier haben wir eine Liste von Produkten und deren pH-Wert zusammengefasst:
| pH | Produkt |
| 14 | Natriumhydroxid | 13 | Lauge |
| 12.4 | Lyme |
| 11 | Ammoniak |
| 10,5 | Mangan |
| 8.3 | Backpulver |
| 7.4 | Humanblut |
| 7.0 | Reinwasser | 6.6 | Milch |
| 4.5 | Tomaten |
| 4.0 | Wein |
| 3.0 | Äpfel |
| 2.0 | Zitronensaft |
| 0 | Salzsäure |